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Schweißbarkeit von UV-gehärteten Folienbeschichtungen
Ein Forschungsprojekt untersuchte, ob UV-härtende Lacke mit Retro-Diels-Alder-Gruppen (RDA) die Schweißbarkeit von PVC-Folien ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen jedoch: Die thermische Nachvernetzung der Lackschicht verhindert eine zuverlässige Wiederverformbarkeit – alternative Lösungen sind gefragt.
Weich-PVC-Folien werden häufig mit Decklacken versehen, um sie gegen chemische, mechanische und Umwelteinflüsse zu schützen. UV-härtende Lacke galten bislang als ungeeignet, da ihre dreidimensionale Vernetzung das thermische Schweißen nahezu unmöglich macht. Ein Forschungsprojekt wollte dieses Problem durch den Einsatz von RDA-Gruppen lösen. Diese chemischen Einheiten können sich unter Wärmeeinwirkung spalten und beim Abkühlen neu verbinden, was die Lackschicht theoretisch wieder verformbar machen sollte.
Forscher am Institut für Polymerforschung Dresden (IPF) entwickelten spezielle RDA-Linker mit acrylischen Doppelbindungen. Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) wurden darauf basierende Lackformulierungen getestet. Erste Untersuchungen bestätigten Selbstheilungseffekte der Lackschicht und eine thermische Reversibilität im Bereich von 120 bis 180 °C. Doch nach mehrfacher Wärmeeinwirkung ließ sich die Struktur nicht mehr vollständig zurücksetzen – ein klares Indiz für eine unerwünschte Nachvernetzung.
Schweißversuche zeigen alternative Wege auf
Die eigentlichen Schweißversuche offenbarten, dass PVC-Folien mit und ohne RDA-Lack grundsätzlich schweißbar sind, wenn die Beschichtung unter mechanischer und thermischer Belastung teilweise verdrängt wird. Dies ermöglichte Verbindungsfestigkeiten von bis zu 73% (Wärmekontaktschweißen) und 47% (Ultraschallschweißen) im Vergleich zu unbehandelten PVC-Folien.
Die Forschenden kommen zu dem Schluss, dass RDA-Gruppen aufgrund des hohen Syntheseaufwands und der mangelnden Stabilität gegen vorzeitiges Gelieren keine praktikable Option für schweißbare UV-Lacke sind. Stattdessen könnte eine gezielte Anpassung der Schweißparameter und der Lackzusammensetzung erfolgversprechendere Wege eröffnen.
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- Welche thermischen und mechanischen Effekte zur Nachvernetzung führten
- Warum UV-LED-Härtung als Alternative getestet wurde
- Welche nächsten Schritte für schweißbare UV-Lacke diskutiert werden
Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970 3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de
Dr. Norbert Pietschmann, Tel. +49 711 970 3831, norbert.pietschmann@ipa.fraunhofer.de
Dr. Eduard Kraus, Tel. +49 931 4104 480, e.kraus@skz.de
www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung
